中小學程式課程

常見的「兒童程式學習工具」簡介

• Scratch
  • 特色：圖形化程式學習網站，有 web 版也有離線安裝版。離線安裝版：1.x 以下不需要 adobe AIR ，2.x 以上需要 adobe AIR 。
  • Scratch遊戲動畫一把抓
  • mblock：由 scratch 延伸的開源專案，寫好程式並 compiler 後可上傳到 Arduino 中。
• Ardublock：是 Arduino 可單機執行的程式，基於 Arduino IDE 的圖形介面，寫好程式後可燒錄進 Arduino 中。和 Scratch for Arduino 不同之處在於 Scratch for Arduino中，Arduino 只負責取得感測器狀態並控制動作器輸出，但運算還是由電腦上的 Scratch 完成。
  • 簡介與安裝
• code.org
  • 特色：圖形化程式學習網站，只有 web 版，無法匯出程式碼。
  • code.org 學習站
• MIT AppInventor 2
  • 特色：可用與 code.org 相似的圖像式方法撰寫安卓系統 (Android) 的手機程式。
• codecombat.com
  • 特色：讓您線上透過寫程式的方式操控遊戲的角色，一邊闖關一邊學程式。
• smallbasic.com
  • 特色：微軟出的程式，讓初學者可以透過 basic 語言學會程式。
• codeschool.com
  • 特色：線上學習網頁技術的網站，但有些課程是要付費的。
• Blockly Games
  • 特色：可用與 code.org 相似的圖像式方法撰寫程式後，匯出完整的程式碼。(code.org 無法匯出程式碼)
  • Google發表Blockly Games，讓小學生邊玩邊學習程式設計概念
  • blockly - A visual programming editor - Google Project Hosting

綜合上述各項分析，台灣在校園推動程式學習工具，仍以 Scratch 為最恰當，其優點如下：

1. 主要解決方案都是自由軟體與自由硬體，在推動過程中沒有觸法的風險。
2. 兼有 web 版與離線版。
3. 對微型主機板及感測器與動作器的擴充模組成熟，相關的驅動程式都有人撰寫。
4. 可直接延伸至 mblock ，將程式 Compiler 後上傳到 Arduino ，進行最完整的機器人教育。
5. 中文化完整。

Scratch 學習目的與階層圖示

預期這一代學童長大之時，恰逢物聯網發展成熟之際，屆時人類社會自動化的程度將超過今日數倍，在各行各業及日常生活中，簡單的校調機器人已成為基本技能，所以今天在學童的教育中加入基本的機器人教育有基必要。

又校園中的機器人教育可與全球的 Maker 運動相結合，必能更活潑，且易於學生及家長所接受。

目的	未來一般人的生活技能：校調機器人	以程式撰寫為業
初階	以 Scratch 寫 Game
進階	S4A (Scratch for Arduino)，Scratch 在電腦上，連上微型主機板控制感測器與動作器，配合積木，加入空間結構，使虛擬與現實互動。
再進階	在微型主機板裝 Scratch Compiler ，不需要 PC 或 NB ，由微型主機板上的程式判斷感測器訊息，並自動演算回應，真正的入門機器人教育。如： mblock 。

再進階教材 mblock-arduino：

1. 哈囉！LED！
2. 點亮外接 LED
3. 利用按鍵控制 Scratch 貓咪
4. 利用 PWM 模擬類比訊號
5. 可變電阻、ADC 與節拍器
6. 使用蜂鳴器來打節拍
7. 七段顯示器之 HELLO！
8. 光敏電阻、亮度感應器與光線追蹤器
9. 伺服馬達控制
10. mBlock 2.1.4 與 Arduino IDE

mblock尋跡車

群眾募資 mBot:

$49 educational robot for each kid，全機約由45個零件組成，小朋友大概只需要花費10分鐘左右就可以組裝完成，在完成硬體部分後，可以透過圖形化的Scratch程式語言，自行撰寫程式控制。台灣的全佑電腦有賣 mBot ，一台 2400~2580 元。

ArduSat(arduino衛星)

2013 年 8 月 3 日 Ardusat 從日本的發展射成功上太空了。ArduSat 是由開放硬體的 Arduino 驅動的微衛星 ，是第一個上太空的開源人造衛星，讓市井小民也能設計實驗，發展自己在太空中的創意計畫。靠開放硬體 Arduino，商用衛星公司能把衛星酬載切割，容納一般民眾的科學實驗儀器。讓一般人能有管道利用人造衛星的資源。

OSSACC 近年來在兒童程式設計推動概況

一、OSSACC 與兒童程式設計國際計畫

• 目前 OSSACC 翻譯團隊擁有 Scratch 官方網站的翻

譯管理權，並且由雲林二崙國小廖昭雄老師主持，由交大服務學習同學協助翻譯

• 此外，目前還有一個在國際間很熱門的兒童程式設計學習網站 code.org，也是由本團隊負責翻譯管理權，並且由軟體自由協會理事長翁佳驥主持，由交大服務學習同學協助參與翻譯

二、OSSACC 在校園 Scratch 推動概況

• 99年 將 Scratch 收錄至 ezgo8，並協助各縣市對 Scratch 進行重點推廣
  • 協助新北市大豐國小進行暑期 Scratch 教師培訓
  • 協助台北市 Scratch 師資培訓
  • 參與宜蘭 Scratch 競賽評審
• 100年 「全國各縣市校園自由軟體推廣策略聯盟會議」
  • Scratch 列為校園自由軟體重點推廣項目之一
• 101年 成立 Scratch 教師社群 S4A
  • S4A google groups
  • S4A facebook
• 102年 ezgo11 巡迴推廣會議
  • 巡迴縣市：花蓮、南投、新竹、高雄、台南、雲林、苗栗
  • 主題：Scratch 與外接式感應器應用
  • 講師：S4A 教師社群
• 103年 自由軟體的自造應用與推廣成果發表
  • 主題：Scratch 與外接式感應器應用
  • 講師：S4A 教師社群
• 104年 促成 Scratch 課程上均一教育平台

【基礎篇】

1. 為什麼要學程式設計
2. 1-1 Scratch基本介紹
3. 1-2 綜合應用
4. 1-3 第一個動畫故事

【程式篇】

1. 2-1 重複結構
2. 2-2 選擇結構
3. 2-3 全域變數
4. 2-4 角色變數 part1
5. 2-5 角色變數 part2
6. 2-6 運算式

【技巧篇】

1. 3-1 讓角色移動
2. 3-2 限制角色移動範圍
3. 3-3 不斷地移動
4. 3-4 時間計算
5. 3-5 場景不斷地往前移動
6. 3-6 重力加速度

【實戰篇】

1. 4-1 電流急急棒_基本版
2. 4-2 電流急急棒_多關版
3. 4-3 乒乓球
4. 4-4 打磚塊
5. 4-5 迷宮_基本版
6. 4-6 迷宮_尋寶版
7. 4-7 自由落體_打排球
8. 4-8 自由落體_跳遠
9. 4-9 蟲蟲危機
10. 4-10 青蛙過街
11. 4-11 樂透彩開獎
12. 4-12 猴子吃香蕉
13. 4-13 翻牌
14. 4-14 星際大戰
15. 4-15 射氣球
16. 4-16 貪食蛇
17. 4-17 水果盤

三、OSSACC 近年來支援縣市 Scratch 研習概況

年	月	縣市	主題	時數	人數
99	7	新北市	暑期 Scratch 教師培訓	18	30
	11	台北市	Scratch 動畫與遊戲設計研習	18	45
100	6	台北市	多媒體教材設計整合應用專修研習班	12	40
100	6	台北市	動畫與遊戲設計專修研習班	18	40
100	7	台北市	暑期 Scratch 教師培訓	18	30

自 101年起，成立 S4A 教師社群後，即由此一教師社群來協助及串連各縣市教師及推廣資源。

四、OSSACC 與 Scratch 教師社群

(一)S4A教師社群簡介

S4A (Scratch for Arduino)教師社群，於101年成立，結合國科會科普計畫，共同推廣 Scratch 與外部感應器應用。現已拓展至 Maker 相關應用，包含：3D列印、自走車…等，故於104年5月20日，更名為「Study For Ability，資訊科技融入教學 -- 創新應用教師社群」，目前社群成員共有 1,663 人。

• 成立日期：101年1月
  • S4A google groups
  • S4A facebook
• 社群召集人：許惠美教授、蔡凱如
• 核心推廣講師：

姓名	單位	姓名	單位
高慧君	台北市南港高中	蘇仕文	基隆市深美國小
蘇恆誠	台北市松山工農	許惠美	宜蘭縣佛光大學
鄭聰賢	台北市泰山高中	張俊傑	宜蘭縣國華國中
陳國全	新北市文德國小	鄭之婷	花蓮縣教育網路中心
楊光輝	新北市文德國小	邱文盛	花蓮縣稻香國小
范運平	苗栗縣蟠桃國小	江昭漢	台中市省三國小
黃新福	苗栗縣君毅高中	賴鴻州	台中市東勢高工

(二)S4A相關研習與推廣資訊

	聚會	學生營隊	親子營	教師工作坊	競賽	研討會	國際研討會	展覽
101年	2							1
102年		3		10	1	2	2	2
103年		3		7	2	3	2	2
104年		4	2	4	2	1

相關詳細執行內容如下：
101年，共辦理 2 場聚會，參與 1 場展覽。

日期	主題/活動	辦理單位	備註/說明
1/20	S4A 破冰之旅	OSSACC	S4A教師社群成立，並號召各縣市有興趣的老師共同參與推廣的行列。
6/29	S4A 再蓄泉源	OSSACC	S4A社群聚會，主要是分享半年來 Scratch 與外部感應器教學經驗與應用。
7/28	Maker Faire 2012	馥林文化	參與國際 Maker 活動展出

102年，共辦理 3 場學生營隊，10 場教師工作坊，2 場研討會， 2 場國際研討會，2場展覽及協助 1 場縣市競賽。

日期	主題/活動	辦理單位	備註/說明
2/15	S4A 社群對學習的啟示	高雄市國教輔導團	資訊教師精進教學能力工作坊
2/22	Scratch+Kinect 遊戲製作(一)	高雄市國教輔導團	資訊教師精進教學能力工作坊
3/8	Scratch+Kinect 遊戲製作(二)	高雄市國教輔導團	資訊教師精進教學能力工作坊
3/29	LaunchPad 焊接製作工作坊	高雄市國教輔導團	資訊教師精進教學能力工作坊
4/19	Scratch+LaunchPad 遊戲程式設計(一)	高雄市國教輔導團	資訊教師精進教學能力工作坊
5/10	Scratch+LaunchPad 遊戲程式設計(二)	高雄市國教輔導團	資訊教師精進教學能力工作坊
5/18~19	Maker Faire 2013	馥林文化	參與國際Maker活動展出
5/31	Scratch+Arduino 工作坊(一)	高雄市國教輔導團	資訊教師精進教學能力工作坊
6/14	Scratch+Arduino 工作坊(二)	高雄市國教輔導團	資訊教師精進教學能力工作坊
7/1~2	創新與自由軟體校園應用研討會	宜蘭縣教育網路中心	研討會
7/12~14	第四屆全球華人探究學習創新應用大會	台南大學	獲得最佳論文研究發表獎
7/22	台北市Scratch師資培訓	台北市南港高中	教師工作坊
8/24~25	2013 科學玩意節	臺灣科學教育館	參與 Maker 活動展出
8/26~28	Scratch遊戲趣	基隆市深美國小	學生營隊
10/4	Scratch研討會	台北市南港高中	研討會
10/9	Scratch互動擴充板應用與實作	基隆市教師研習中心	教師工作坊
10/19	Scratch與外部感應器在教學上的應用	香港城市大學	香港 2013 自由軟體年會
11/12	Scratch動畫決賽評審	台北市南港高中	竸賽
11/23~24	Scratch創造力與擴充板應用	花蓮縣光復商工	學生營隊
12/21~22	Scratch與Arduino感應器應用	新北市石門國中	學生營隊

103年，共辦理 3 場學生營隊，7 場教師工作坊，3 場研討會，2場縣市競賽， 2 場國際討會，2 場展覽。

日期	主題/活動	辦理單位	備註/說明
1/18	Scratch程式設計與開放硬體在科技教學上的應用	台中市向上國中	教師工作坊
1/21~22	Scratch程式設計與PicoBoard外部感應器之應用	宜蘭縣頭城國小	學生營隊
1/21~23	Arduino互動科技寒令營	花蓮縣復興國小	學生營隊
1/22	S4A創意教學	新北市文德國小	教師工作坊
1/24	S4A創意教學	宜蘭縣國華國中	教師工作坊
3/8	S4A外部感應器師生聯席研習	台中市靜宜大學	教師工作坊
4/12	Scratch與Arduino感應器應用	高雄市國教輔導團	教師工作坊
4/12~13	Arduino暨自由軟體應用教學	台東縣知本國小	教師工作坊
4/18~19	2014中小學STEAM論壇與第二屆Scratch教學現場教學觀摩會	中國江蘇常州	中國Scratch國際研討會
4/26~28	均優學習論壇	中華民國振鐸協會	研討會
4/29	自由軟體自造應用與推廣成果發表	OSSACC	研討會
5/24~25	Maker Faire 2014	馥林文化	國際Maker活動展出
5/24~25	Gnome Asia 2014	北京 Gnome 社群	Gnome Asia國際研討會
5/30	第一屆瘋狂貓咪盃Scratch 競賽	OSSACC、國網中心、宜蘭縣政府	跨縣市Scratch競賽(花東宜基)
7/2~4	噗浪年會	南投縣政府	研討會
7/12~13	2014 科學玩意節	臺灣科學教育館	參與 Maker 活動展出
8/8~9	Scratch 與外部感應器教師培訓研習	花蓮稻香國小	教師工作坊
10/28	Scratch 動畫決賽評審	台北市南港高中	竸賽
12/6~7	Arduino Android 雙A整合藍芽自走車親師生聯席研習	台北市松山工農	學生營隊

104年，截至 5月20日止，共辦理 4 場學生營隊，2 場親子營，4 場教師工作坊，1 場研討會及 1 場跨縣市競賽，另參與 1 場國際競賽。

日期	主題/活動	辦理單位	備註/說明
1/24~25	Scratch資訊學生營隊活動	宜蘭縣頭城國小	學生營隊
1/28~29	Arduino Android雙A整合藍芽自走車親師生聯席研習	高雄高工	親子營
1/29~30	基隆市103年度Scratch寒假親子營隊	基隆深美國小	親子營
2/2~4	洄瀾創客教育-花工復興"FUN"學趣機械手臂互動科技寒令營	花蓮縣復興國小	學生營隊
2/2~3	S4A冬令營	彰化縣土庫國小	學生營隊
2/2~3	女性Scratch營隊活動	宜蘭縣壯圍國中	學生營隊
2/3~4	「改變世界，小學生就能創造！~科技 Maker 的教與學」研習	南投縣名間國中	教師工作坊
2/4~5	用Arduino、Scratch、微型雷射雕刻玩創客教育	宜蘭縣國華國中	教師工作坊
2/6~11	北京RoboRAVE國際機器人競賽	中國教育國際交流協會	國際機器人競賽獲創意組第四名
2/9~10	S4A教師工作坊	新北市文德國小	教師工作坊
5/1~3	均優學習論壇	中華民國振鐸協會	研討會
5/16	藍芽自走車教師工作坊	台東縣東海國中	教師工作坊
5/22	第二屆瘋狂貓咪盃 Scratch 競賽	國網中心、基隆市教育局、宜蘭縣教網中心…	跨縣市Scratch競賽 (花、東、宜、基、新北、桃、竹、中、雲、金)

104年，即將辦理的活動如下：

日期	主題/活動	辦理單位	備註/說明
5/30	台北科學日	國立臺灣師範大學	科技部科教發展及國際合作司推動「全民科學週」活動
5/30~31	Maker Faire 2015	馥林文化	參與國際Maker活動展出
7/6~8	Scratch暑期營隊	南投縣漳和國小	學生營隊
7/7~9	噗浪年會	南投縣政府	Maker 工作坊
7/12~13	2015 科學玩意節	臺灣科學教育館	參與 Maker 活動展出
8/29~30	Maker Faire 2015 in 台中	台中靜宜大學	參與國際Maker活動展出
	日本RoboRAVE國際機器人競賽	日本	籌備中
	台灣RoboRAVE國際機器人競賽	台灣	規畫中

十二年國教課綱草案中有關程式學習的部分

• 國小高年級
  1. 視覺化程式設計之功能、操作與應用
• 七年級
  1. 程式語言基本概念、功能與應用
  2. 結構化程式設計一：循序與選擇
  3. 結構化程式設計與問題解決實作
• 八年級
  1. 結構化程式設計二：重複
  2. 結構化程式設計與問題解決實作
• 九年級
  1. 模組化程式設計的概念
  2. 模組化程式設計與問題解決實作
• 高一
  1. 重要演算法的程式設計實作
     • 分而治之演算法
     • 貪心演算法
     • 動態規劃演算法

主要建議：

1. 支撐的資源：在科技部過去兩年，由大學助理教授申請計畫，一年投入 50 萬之外，是否教育部門能常態投入 50 萬，建立結構性的營隊活動體系。
2. 開始建置跨校參加營隊學生的後台資料，包括：姓名，出生年、月、日，就讀學校，通訊方式，參加營隊記錄，產出記錄。避免亂槍打鳥，效果打折。
3. 可行的推動方式：混齡的營隊，初、中(有材料費)、高(有材料費)的分級，後台的追蹤資料，材料管理，學生參與治理資源的提供。
4. 依同學的興趣和性向，誘導他們由初階營隊而進階營隊而高階營隊。
5. 催化他們成為跨校的學生社群，但採同學自主治理為原則，大人只協助不主導。
6. 同時推動教師揪團進修，把經費變成「點數」，由老師結合點數，自己規畫課程，自己邀請講師或工作坊帶領教練。